古浪境內(nèi)長城遺存的病害分析及保護加固措施建議

蒙寶玲，諶文武

（蘭州大學 土木工程與力學學院，甘肅 蘭州 730000）

古浪境內(nèi)長城遺存的病害分析及保護加固措施建議

蒙寶玲，諶文武

（蘭州大學 土木工程與力學學院，甘肅 蘭州 730000）

通過系統(tǒng)分析古浪縣境內(nèi)長城的基本概況、病害機理、病害形式，提出基于地基砌筑加固和注漿加固還原的保護措施和建議，對古浪縣乃至整個甘肅境內(nèi)長城遺存的保護具有重要的指導意義.

古浪縣；長城遺存；病害機理；加固措施

長城是我國古代特有的歷史文化產(chǎn)物，被稱為世界上最偉大的“軍事防御工程”，在1987年，根據(jù)文化遺產(chǎn)遴選標準被列入《世界遺產(chǎn)名錄》.然而，經(jīng)過漫長的地質(zhì)運動和戰(zhàn)爭、墾殖等主客觀因素，長城遺存的破壞非常嚴重，很多古長城遺存已經(jīng)很難見其原貌，長城等文化遺存的保護與加固已成為文物保護的重要工作和使命.

1 古浪境內(nèi)長城遺存的檔案分析

1.1 古浪縣境內(nèi)長城遺存的分布

1.1.1 漢長城分布走向

在古浪縣境內(nèi)，長城遺存主要有漢長城和明長城兩種.古浪縣境內(nèi)漢長城的分布及走向比較清晰，自天?？h安遠鎮(zhèn)馬家莊進入，沿古浪河東岸穿行，經(jīng)磨河灣、龍溝堡、下莊子、小坡、柳家臺，尚家臺、王家河、大莊、跨黃羊川河，越鐵柜山，經(jīng)黃家闇門、灰條灣、金家大溝出古浪峽；復沿古浪河東岸，經(jīng)魏家崖頭、長流、定寧、石家墩、肖家營、韋家莊、中西灣、嚴家墩，過古浪河，經(jīng)賈家團莊、鄭家樓、圓墩子、鏵尖灘入涼州區(qū)境內(nèi)，全長53千米.另有一段壕墻，從土門鎮(zhèn)和樂村青石灣組闇門起，朝東北方向而下，過大土溝河，又折西北沿沙漠蜿蜒而去，經(jīng)永豐灘入涼州區(qū)境內(nèi).這段壕墻在古浪縣境內(nèi)長25千米.漢長城古浪段今存主要烽燧有多處，現(xiàn)存保護較完好的烽燧有56座，具體分布如表1所示.

表1 漢長城古浪境內(nèi)烽燧數(shù)量統(tǒng)計表

1.1.2 明長城

明長城是明武宗正德年間（1506-1521）在加固維修漢長城時，沿著古浪河東岸新鑄的一道長城.明長城進入古浪縣后，走向復雜，但根據(jù)甘肅省文物局和甘肅省測繪局2007年的調(diào)查測繪顯示：長城古浪段分兩條，第一條的北線在縣境北部，大體呈東西走向，東線呈南北走向，由天祝縣安遠鎮(zhèn)入黑松驛鎮(zhèn)古浪峽，沿漢長城走向至胡家邊鄉(xiāng)；另一條是明萬歷二十七年(1599年)修筑的長城，俗稱新邊，從景泰縣的保進墩西入古浪縣境，全長92112米.①古浪縣境內(nèi)另外有一道明長城建于萬歷27年（1599），在縣境西起泗水鎮(zhèn)鏵尖灘漢長城，經(jīng)土門、西靖、大靖等，止于阿巴嶺堡雙墩，長約110千米.

1.2 古浪縣境內(nèi)長城的保護現(xiàn)狀

統(tǒng)計顯示，古浪縣境內(nèi)漢長城和明長城數(shù)量可觀，走向清晰，并以“壕墻”、“邊墻”、“烽燧”、“烽墩”為主，其中塹壕培土而成者謂之“壕墻”，夯土版鑄成者謂之“邊墻”，壕或墻沿線相隔10里（明代多相隔5里）夯筑的烽火臺，即為烽燧或烽墩，是長城沿線的標志性建筑，也是長城不可或缺的組成部分.

古浪縣境內(nèi)的漢長城與明長城經(jīng)過自然氣候演進、戰(zhàn)爭、地震及人類墾殖的破壞，大部分已經(jīng)失去了原貌，僅有部分地段保存尚好，其余多以斷言殘壁呈現(xiàn).且由于古浪縣境內(nèi)長城線長面廣，部分居（村）民在長城上取土、取石，或在長城及其周邊進行農(nóng)耕生產(chǎn)等，長城因此遭到較大損壞.因此，研究分析漢明長城古浪段的病害機理，并由此制定相應的保護舉措，是長城古浪段保護的重要工作.

2 古浪境內(nèi)長城的夯筑結(jié)構(gòu)分析

2.1 建筑布局

長城被譽為是冷兵器時代的一種最為有效的軍事防御工事，長城以“高筑城，深挖溝”為基本的建筑方針，在規(guī)劃設(shè)計中突出“因地形，用險制塞”，由此達到設(shè)防的目的.即“利用自然地形，在險要處修筑城墻、關(guān)隘和烽燧、煙墩、城堡等基本建筑物，用以阻擊來犯者達到防御的目的”.②從漢代開始，長城的建筑布局基本成型，這種基本的建筑結(jié)構(gòu)基本延續(xù)到唐代、明代等時期，其主要結(jié)構(gòu)構(gòu)成有①城墻；②烽火臺（烽燧）；③城、堡、岡、堠；④關(guān)、隘、塞、口等.

2.2 夯筑工藝技術(shù)

長城的建筑方式考究，工程設(shè)計反映了古人永久性建筑的聰慧.長城的修筑法主要以夯土法和平砌法修筑為主.夯筑法是先將土地開挖基槽，把槽底夯實之后，鋪土、夯實，再鋪土，再夯實……逐層鋪筑，直到所需高度.隨著夯筑實踐的發(fā)展，夯筑工具以及夯筑工藝也在不斷改進，于是就出現(xiàn)了石夯錘等夯筑建設(shè)工具.

2.2.1 地勢較平坦的地區(qū)建筑的形式

多在城墻外側(cè)取土夯筑，墻基較寬，敵臺也較稠密，約有200米的間距，并在城墻外側(cè)形成一道壕溝（塹）.城墻內(nèi)側(cè)壁坡度較平緩，高2-3米，外側(cè)墻壁坡度陡立，從壕溝（塹）底算起約15米之高，敵臺高達20米以上.

2.2.2 有斷崖的地帶

在有斷崖的地帶，長城夯筑則利用河溝沖刷而形成的斷壁做墻身，或距斷壁15-20米處建墻.修筑在山坡后山巔上的長城，基本都是充分利用地形地勢，通常城墻較矮，只1米多高，墻基較窄，寬約4-5米，內(nèi)側(cè)山坡較平緩，外側(cè)山坡較陡立.③由此可見，長城的夯筑工藝考究，建造方針明確，筑造質(zhì)量持續(xù)耐久，是我國古代人民集體智慧的象征和體現(xiàn).

2.3 巖土構(gòu)成及工程特性

古浪境內(nèi)的長城主要以黃土夯筑而成，其主要材質(zhì)呈現(xiàn)為天然黃土.這種土質(zhì)疏松均勻，具有垂直節(jié)理、滲透性強等特征，同時也極容易崩塌、沉陷.從物理屬性而言，這種巖土疏松，粘粒含量變化較大，工程地質(zhì)特性表現(xiàn)為“塑性較弱，含水量較低，常處于半固態(tài)或硬塑狀題，干密度較低（通常為1.1-1.45g/cm3，且空隙較大，透水性較強.根據(jù)趙海英等專家學者的取值化驗測量結(jié)果顯示，甘肅境內(nèi)漢城的夯土物理屬性如表2所示.因此，這種特殊的巖土屬性，加上經(jīng)過漫長的風雨沖刷以及其他地震等自然災害的破壞，古浪境內(nèi)的長城遺址表面已嚴重風化、疏松、敗落.

從力學性質(zhì)方面分析，夯土長城遺址因為使用粘膜性較強的黃土夯筑而成，其強度較高，尤其以砌筑烽燧土坯的強度最高，抗壓強度最大可接近4Mpa.再從崩解特性方面分析可知，重要原因是古浪縣境內(nèi)屬于干旱少雨地帶，氣候環(huán)境干燥，才能在長久的歷史變遷中部分或局部保存完好.但從遺址表面結(jié)構(gòu)看，巖土中材質(zhì)含有部分礦物元素，一旦遭遇暴雨等急劇雨水沖蝕，則會表現(xiàn)出積弱的抗水性，于是就導致部分長城遺址更容易遭受風蝕破壞.

表2 漢長城夯土物理性質(zhì)④

3 古浪境內(nèi)長城的主要病害分析

3.1 氣候變遷

古浪境內(nèi)長城遺址保護過程中，各種破壞因素中最突出的是氣候變遷等自然因素，尤以濕度和溫度為主.調(diào)查統(tǒng)計顯示，古浪境內(nèi)的長城遺存大量分布在干旱少雨的隔壁腹地，溫度和濕度較差，且風力較大，平均風速3.30m/s左右，最大風速21m/s，一般常有風俗超過5m/s的大風，最高風速可達12級.因此，這樣的特殊氣候環(huán)境，對境內(nèi)長城遺存的保護非常不利.同時，該地夏秋多余，春冬干旱的氣候特征，致使境內(nèi)長城等遺址長期需要遭受雨、溫、風等不均勻的交替輪回侵蝕，以及土質(zhì)板結(jié)、封凍、消融等氣候因素的的影響，致使境內(nèi)長城表面巖土結(jié)構(gòu)松弛，極容易出現(xiàn)崩解破壞的情形，這種自然氣候的變遷，使境內(nèi)長城遺存的根基遭遇掏蝕破壞，于是長城表面會隨著時間的推移被自然風化或剝蝕，由此導致境內(nèi)長城遺址頻遭破壞，甚至直至消匿.

3.2 地質(zhì)災害

在自然演變中，受自然或人類因素，經(jīng)常出現(xiàn)崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、水土流失、土地沙化等地質(zhì)現(xiàn)象，會對長城等古遺存造成嚴重的破壞.而古浪縣地處河西走廊，地質(zhì)巖土結(jié)構(gòu)復雜，氣候多變，水土流失嚴重，這是其境內(nèi)長城遺址遭受病害的重要因素.尤其以水土流失最為嚴重，根據(jù)統(tǒng)計調(diào)研資料顯示，“古浪縣有水土流失面積為3935km2，占全縣總土地面積的74.43%，其中水蝕面積1766km2，風蝕面積2169km2，侵蝕模數(shù)為500～2500t/（km2·a），年均土壤侵蝕總量為393×104t.主要侵蝕有水蝕、風蝕；其次為滑坡、崩塌等.”⑤水蝕和風蝕區(qū)分別為高中低山丘陵溝壑地帶以及植被稀疏的荒漠地帶，氣候干燥，降雨量小，且冬春多風，平均風速3.30m/s左右，最大風速21m/s.

3.3 地震破壞

古浪縣屬于地震頻發(fā)地帶，僅20世紀該地就曾發(fā)生3次有影響、記載的地震，其中1927年在縣境西北水峽口一帶發(fā)生過8級地震，當時震災區(qū)房屋及其他建筑物幾乎全部崩塌，而此次地震對境內(nèi)長城也造成了巨大的損壞.“縣城及其附近的古廟，如百子宮、石門山廟、三圣宮，圣母宮、三官樓、三師殿、北極宮、老君閣、新龍廟、土主廟、雷祖廟等，地震時完全傾廢；城池、衙署、司法署、公安局等政府用房完全傾圮；就是建筑比較好的政府公署和天主教堂也大半搖平.縣城及其附近的地裂縫、土疙瘩群、井水漲落現(xiàn)象也極為普遍.”⑥由此可見，地震對境內(nèi)長城遺存的迫害將導致剝落、裂縫裂隙擴展、崩潰以及長城遺址巖土結(jié)構(gòu)松動等情形，破壞危害巨大，這是長城古浪段保護面臨的重要挑戰(zhàn)之一.

3.4 其他因素

人為墾殖以及其他開發(fā)建設(shè)，也是長城遺存病害的重要因素.尤其是近年來當?shù)丶爸苓叺貐^(qū)大規(guī)模的開發(fā)用地，居住、公路、橋梁、旅游景點等建設(shè)和開發(fā)用地加大，當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境破壞嚴重，使原本就非常脆弱的生態(tài)遭受了進一步的惡化，致使騰格里沙漠每年以3～7m的速度向南推移，造成沙塵天氣，導致了沙進人退、沙漠化、荒漠化吞噬大片的耕地.這種人為開發(fā)與建設(shè)也給已經(jīng)查明或尚未查明的長城遺存的保護帶來了巨大的壓力.

4 古浪境內(nèi)長城的加固保護措施

4.1 保護原則

4.1.1 盡量保持原貌

長城是一種特殊的文物，是反映和記錄我國古代軍事戰(zhàn)爭及其他人文風貌的重要實物依據(jù)，對這種特殊文物遺存的保護，需要遵循系統(tǒng)性和科學性的原則.長城遺存的保護與加固，需要涉及到社會學、人類學、歷史學、經(jīng)濟學以及其他自然科學等諸多領(lǐng)域，考古發(fā)掘、環(huán)境保護、地質(zhì)工程、建筑力學等方面.而在具體的保護實施過程中，須最大限度保持文物遺存的原貌，不能追求復原完貌而使文物喪失本來面目，從而成為偽文物遺存.關(guān)于這一問題，在《中國文物保護準則》的第21條就有明確規(guī)定，即必須“保護現(xiàn)存實物原貌與歷史信息.”而且該準則的附則中還明確指出：“坍塌、掩埋、變形、錯置等，有實物遺存足以證明為原狀的少量缺失部分，可以恢復原貌”.而對古浪境內(nèi)長城遺存的保護與復原，必須始終堅持保持原貌的原則.

4.1.2 防止保護性破壞

文物的保護和加固需要科學分析，嚴密論證，否則，將會出現(xiàn)急于求成的建設(shè)性破壞，這種破壞出發(fā)點是美好的，但結(jié)果卻與文物的保護原則和要求相悖.因此，在實施對長城等文物的加固工程時，需要建立在科學論證的基礎(chǔ)上，充分考慮地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖土構(gòu)成、建筑力學等綜合因素，采取科學的方法和周密的措施，才可以對部分喪失原貌但可以加固還原的缺失部分進行加固處理.

4.2 加固措施及建議

4.2.1 地基砌筑加固

對長城遺存地基出現(xiàn)塌陷、崩塌、傾斜等主要地段，應采取換托或注漿加固技術(shù).在長城遺存地基塌陷區(qū)深挖壕溝，采取灌漿或換托的加固措施，填充與遺存土質(zhì)及顏色相近的土質(zhì)制備，填充底部保持一定傾斜度，從而加大該段地基的支撐力度，防止長城地基的在此下沉或塌陷，使長城遺存能完好保存而不受破壞.具體的填充制備配備須嚴格控制含鹽量、含水量、干密度等，根據(jù)有關(guān)技術(shù)標準及當?shù)貛r土結(jié)構(gòu)性質(zhì)，具體數(shù)值以“含鹽量≤0.50%，含水量≤3.0%，干密度≥1.70g/cm3，砌筑泥漿采用粉土加模數(shù)為3.8，濃度為5%的ps漿液拌制，水灰比為0.4:1.⑦由此，可以實現(xiàn)對境內(nèi)長城遺存地基塌陷及下沉的病害的鞏固，從而使長城遺存得到有效保護.

4.2.2 裂隙注漿加固

對部分裂隙及塌陷病害，采取裂隙注漿的措施實現(xiàn)加固的目的.比如，為防止長城遺址墻角夸她，可采用灌漿技術(shù)加固.灌漿液采用PS-（c+f）漿液，模數(shù)3.8，濃度12%的ps與粉土和灰粉，水灰比按照0.5拌制，然后通過注漿技術(shù)，實現(xiàn)該遺存的順利加固.此外，還需要根據(jù)不同的病害特征及其他具體因素，對古浪境內(nèi)的長城實施科學保護與科學加固，如表面滲透注漿技術(shù)、拋錨錨固注漿技術(shù)以及錨桿錨固等技術(shù)工藝.

通過系統(tǒng)分析古浪縣長城遺存的重要病害及成因，我們在此進行基本的保護與加固工程設(shè)計和建議，對具體的保護加固實施工程具有重要的參考意義和實踐指導意義，對古浪縣及整個甘肅境內(nèi)的長城遺存的保護與加固起具有非常積極的作用.

注 釋：

①魏娟.甘肅境內(nèi)發(fā)現(xiàn)多處古長城遺址 查明古浪縣明長城走向[N].蘭州晨報，2008-3-19.

②李最雄.絲綢之路古遺址保護[M].北京：科學出版社，2003.

③許成.寧夏考古史地研究論集[M].銀川：寧夏人民出版社，1989.

④趙海英.甘肅境內(nèi)戰(zhàn)國秦長城和漢長城保護研究[D].蘭州大學博士論文，2005.

⑤王珍蘭，柴長勇，陳永燕.古浪縣水土流失成因、危害及對策探討[J].農(nóng)業(yè)科技與信息，2009(6).

⑥古浪縣志·災異.

⑦趙海英.甘肅境內(nèi)戰(zhàn)國秦長城和漢長城保護研究[D].蘭州大學博士論文，2005.

〔1〕馬里奧·米凱利，詹長法.文物保護與修復問題[M].北京：科學出版社，2005.

〔2〕趙海英.甘肅境內(nèi)戰(zhàn)國長城和漢長城保護研究[D].蘭州大學博士論文，2005.

〔3〕李最雄，趙海英，韓文峰，王旭東，諶文武.甘肅境內(nèi)長城保護研究[J].敦煌研究，2005（6）.

〔4〕趙海英，李最雄，韓文峰，孫滿利，王旭東.甘肅境內(nèi)長城遺址主要病害及保護研究[J].文物保護與考古科學，2007（1）.

〔5〕韓建成.甘肅山丹境內(nèi)明長城遺存及勘察保護[J].絲綢之路，2009（1）.

〔6〕趙海英，魏厚振，胡波.夯土長城的主要病害[M].第二屆全國巖土與工程學術(shù)大會論文集（下冊），2006.

〔7〕王旭東，石玉成，劉琨.夯土長城墻體掏蝕失穩(wěn)機理研究[J].西北地震學報，2011（S1）.

〔8〕徐路，楊強義，劉煒，王菲，水碧紋.陜西省榆陽區(qū)明長城主要病害及保護對策[J].內(nèi)蒙古文物考古，2010（2）.

〔9〕甘肅省文物局，甘肅省文物考古研究所.臨洮戰(zhàn)國秦長城山丹漢、明長城調(diào)查報告[M].蘭州：甘肅人民出版社，2007.

〔10〕吳礽驤.吳河西漢塞調(diào)查與研究[M].北京：文物出版社，2005.

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1673-260X（2012）04-0037-03